Windows CE 進(jìn)程、線程和內(nèi)存管理（三）
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同其它Windows操作系統(tǒng)一樣，Windows CE.NET也支持32位虛擬內(nèi)存機(jī)制、按需分配內(nèi)存和內(nèi)存映射文件等。但是與其它Windows操作系統(tǒng)又有明顯的不同。畢竟Windows CE是一種嵌入式實(shí)時(shí)性的操作系統(tǒng)，在內(nèi)存管理方面必須要比其它Windows操作系統(tǒng)更節(jié)約物理內(nèi)存和虛擬地址空間。在內(nèi)存管理API方面，為了便于移植程序，Windows CE和其它Windows操作系統(tǒng)函數(shù)聲明基本一致，這使一個(gè)在其它Windows下開(kāi)發(fā)的程序員可以直接使用早就熟悉的API函數(shù)， 但是CE下內(nèi)存管理的原理開(kāi)發(fā)者還是應(yīng)該熟悉的。
1、ROM和RAM
最早的基于Windows CE的民用產(chǎn)品，采用的存儲(chǔ)設(shè)備都是ROM ＋ RAM ，ROM保存CE內(nèi)核文件、應(yīng)用程序，而RAM用于內(nèi)核、所有應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)使用，關(guān)閉電源時(shí)必須給RAM提供電力來(lái)保存系統(tǒng)配置信息、用戶產(chǎn)生的文件等。為了適應(yīng)這樣的存儲(chǔ)硬件，CE采用了ROM文件系統(tǒng)和RAM文件系統(tǒng)。在ROM中存放的模塊可以是壓縮的，也可以是不壓縮的，這取決于OEM。OEM在定制內(nèi)核時(shí)可以設(shè)置是否壓縮模塊。如果是壓縮的，模塊在運(yùn)行前先解壓并全部存放到RAM中。如果是不壓縮的，就本地執(zhí)行（XIP，executed in place）。本地執(zhí)行和其它Windows操作系統(tǒng)下執(zhí)行應(yīng)用程序、DLL方式一致，也就是應(yīng)用了內(nèi)存映射文件技術(shù)。在這里我順便講一下。在啟動(dòng)時(shí)應(yīng)用程序或DLL的代碼段不加載到物理內(nèi)存中，內(nèi)核只是分配虛擬地址空間給代碼段，當(dāng)執(zhí)行代碼時(shí)內(nèi)核會(huì)到實(shí)際存放在硬盤上的文件中尋找代碼并執(zhí)行。采用這樣的技術(shù)既可以節(jié)省可用內(nèi)存又可以減少加載的時(shí)間。請(qǐng)注意，操作系統(tǒng)首先會(huì)到為硬盤準(zhǔn)備的緩沖區(qū)里讀取代碼數(shù)據(jù)，如果沒(méi)有就命令硬盤讀取應(yīng)用程序文件數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)。所以緩沖區(qū)設(shè)置大點(diǎn)是有好處的。Windows CE的本地執(zhí)行就是采用這樣的技術(shù)來(lái)加載ROM內(nèi)的應(yīng)用程序和DLL的。所以Windows CE的DLL分為XIP DLL和非XIP DLL。這種加載方式的缺點(diǎn)就是執(zhí)行相對(duì)較慢一點(diǎn)，如果用PB創(chuàng)建一個(gè)具有實(shí)時(shí)性特點(diǎn)的內(nèi)核，一定不能選用XIP技術(shù)。
到后來(lái)基于Windows CE的產(chǎn)品開(kāi)始采用FLASH、IDE等永久存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)，文件系統(tǒng)又加了個(gè)FAT。內(nèi)核文件和其它應(yīng)用程序也可以存放到永久存儲(chǔ)設(shè)備中，內(nèi)核由加載程序解壓并加載到RAM的對(duì)象存儲(chǔ)區(qū)域（object store），包含在內(nèi)核中的所有系統(tǒng)應(yīng)用程序文件和DLL文件都存放到這個(gè)區(qū)域。當(dāng)執(zhí)行一個(gè)應(yīng)用程序時(shí)，內(nèi)核將這個(gè)應(yīng)用程序調(diào)用的系統(tǒng)DLL加載到Slot 1（0x0200 0000－0x03FF FFFF）。在Windows CE.NET中Slot 1專用于XIP DLL使用。
RAM文件系統(tǒng)專用于對(duì)象存儲(chǔ)。在以前的文章中曾經(jīng)講過(guò)，它和ROM文件系統(tǒng)是Windows CE默認(rèn)的文件系統(tǒng)。Windows CE啟動(dòng)后把RAM分為對(duì)象存儲(chǔ)區(qū)域（object store）和應(yīng)用程序內(nèi)存區(qū)域（program memory）。對(duì)象存儲(chǔ)區(qū)域采用RAM文件系統(tǒng)來(lái)保存文件，一般用于保存內(nèi)核解開(kāi)的所有文件。應(yīng)用程序內(nèi)存區(qū)域留給所有應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)使用。在Windows CE下控制面板－系統(tǒng)－內(nèi)存中，可以調(diào)節(jié)這兩個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域的比例，滑塊向左，則釋放對(duì)象存儲(chǔ)區(qū)域的一些內(nèi)存并將這些內(nèi)存劃到應(yīng)用程序內(nèi)存區(qū)域中?；瑝K向右則相反。
2、內(nèi)存結(jié)構(gòu)
Windows CE.NET只能管理512MB的物理內(nèi)存和4GB大小的虛擬地址空間。不同的CPU內(nèi)存管理方法也不同。對(duì)于MIPS和SHX系列CPU來(lái)說(shuō)，物理地址映射是由CPU完成的，CE內(nèi)核可以直接訪問(wèn)512MB的物理內(nèi)存。對(duì)于x86系列和ARM系列的CPU來(lái)說(shuō)，在內(nèi)核啟動(dòng)過(guò)程中它會(huì)將現(xiàn)有物理內(nèi)存地址全部映射到0x8000 0000以上的虛擬地址空間中供內(nèi)核以后使用。OEM可以通過(guò)OEMAddressTable來(lái)詳細(xì)定義虛擬地址和物理地址的映射關(guān)系。OEMAddressTable本身并不是一個(gè)文件，它只是存在于其它文件中描述虛擬地址和實(shí)際物理地址的映射關(guān)系的數(shù)據(jù)。比如文件oem init.asm中包含一段代碼：dd 80000000h, 0, 04000000h 。它表示將整個(gè)物理地址（0x0400 0000＝64MB）共64MB映射到虛擬地址從0x8000 0000到0x8400 0000中。關(guān)于OEMAddressTable我將在以后關(guān)于PB的文章中講述。
整個(gè)4GB虛擬地址空間主要?jiǎng)澐譃閮刹糠?，?x8000 0000以上為內(nèi)核使用部分，0x8000 0000以下為應(yīng)用程序使用部分。詳細(xì)見(jiàn)下表：
| 地址范圍 | 用途 |
| 0x0000 0000到0x41FF FFFF | 由所有應(yīng)用程序使用。共33個(gè)槽，每個(gè)槽占32MB。槽0（Slot 0）由當(dāng)前占有CPU的進(jìn)程使用。槽1由XIP DLL使用。其它槽用于進(jìn)程使用，每個(gè)進(jìn)程占用一個(gè)槽。 |
| 0x4200 0000到0x7FFF FFFF | 由所有應(yīng)用程序共享的區(qū)域。32MB地址空間有時(shí)不能夠滿足一些進(jìn)程的需求。那么進(jìn)程可以使用這個(gè)范圍的地址空間。在這個(gè)區(qū)域里應(yīng)用程序可以建堆、創(chuàng)建內(nèi)存映射文件、分配大的地址空間等。 |
| 0xA000 0000到0xBFFF FFFF | 在這個(gè)范圍內(nèi)核重復(fù)定義0x8000 0000到0x9FFF FFFF之間定義的物理地址映射空間。區(qū)別是在這范圍映射的虛擬地址空間不能夠用于緩沖。 我舉例來(lái)說(shuō)明：假設(shè)一個(gè)產(chǎn)品有64MB物理內(nèi)存。如上文所述定義好OEMAddressTable后。內(nèi)核啟動(dòng)后一個(gè)物理地址映射空間范圍在0x8000 0000到0x8400 0000，那么內(nèi)核會(huì)從0xA000 0000到0xA400 0000定義一個(gè)同樣范圍的地址空間，這個(gè)地址空間和0x8000 0000到0x8400 0000映射到相同的物理地址。但這個(gè)虛擬地址空間不能夠用于緩沖。 |
| 0xC000 0000到0xC1FF FFFF | 系統(tǒng)保留空間 |
| 0xC200 0000到0xC3FF FFFF | 內(nèi)核程序nk.exe使用的地址空間。 |
| 0xC400 0000到0xDFFF FFFF | 這個(gè)范圍為用戶定義的靜態(tài)虛擬地址空間，但這個(gè)地址空間只能用于非緩沖使用。 利用OEMAddressTable定義物理地址映射空間后，每次內(nèi)核啟動(dòng)時(shí)這個(gè)范圍都不改變了，除非產(chǎn)品包含的物理內(nèi)存容量發(fā)生變化。假如增加到128MB物理內(nèi)存，那么物理地址映射空間也向后擴(kuò)大了一倍。Windows CE.NET也允許用戶創(chuàng)建靜態(tài)的物理地址映射空間。用戶可以調(diào)用CreateStaticMapping函數(shù)或者NKCreateStaticMapping函數(shù)來(lái)映射某一段物理地址到0xC400 0000和0xE000 0000之間的某一個(gè)范圍。需要注意的是用這個(gè)函數(shù)創(chuàng)建的靜態(tài)虛擬地址只能夠由內(nèi)核訪問(wèn)，而且不能用于緩沖。 |
| 0xE000 0000到0xFFFF FFFF | 內(nèi)核使用的虛擬地址。當(dāng)內(nèi)核需要大的虛擬地址空間時(shí)，會(huì)在這個(gè)范圍內(nèi)分配。 |
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圖1 Windows CE.NET內(nèi)存結(jié)構(gòu) 本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/258283.htm |
3、進(jìn)程地址空間結(jié)構(gòu)
進(jìn)程地址空間結(jié)構(gòu)如圖2所示。這個(gè)圖源至MSDN。Windows CE.NET同以前版本的Windows CE操作系統(tǒng)在進(jìn)程地址空間上有所不同，以前的Windows CE把XIP DLL也加載到進(jìn)程的32MB地址空間中，而Windows CE.NET把XIP DLL單獨(dú)加載到Slot 1中，這樣對(duì)于每個(gè)進(jìn)程來(lái)說(shuō)，它總的地址空間就大了一倍，也就是64MB。這個(gè)問(wèn)題我在講解進(jìn)程的時(shí)候提到過(guò)。
當(dāng)一個(gè)應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)，內(nèi)核為這個(gè)程序選擇一個(gè)空閑的槽（Slot），并且加載所有的代碼、資源，并分配堆棧，加載DLL等。當(dāng)這個(gè)進(jìn)程得到CPU使用權(quán)時(shí)，它的整個(gè)地址空間被內(nèi)核映射到Slot 0，也就是當(dāng)前進(jìn)程使用的地址空間，然后開(kāi)始運(yùn)行。圖中給出的地址實(shí)際上是經(jīng)過(guò)映射到Slot 0之后的結(jié)構(gòu)。從圖中可以看出，進(jìn)程首先加載代碼段，因?yàn)槊總€(gè)進(jìn)程最低部64KB作為保留區(qū)域，所以代碼段從0x0001 0000開(kāi)始，內(nèi)核為代碼段分配足夠的虛擬地址空間后，接著分配空間為只讀數(shù)據(jù)和可讀/可寫數(shù)據(jù)，接著分配空間為資源數(shù)據(jù)，之后分配空間為默認(rèn)堆和棧。非XIP DLL從進(jìn)程最高地址向下開(kāi)始加載。非XIP DLL的加載按如下規(guī)則：內(nèi)核先檢查要加載的DLL是否被其它進(jìn)程加載過(guò)，如果加載過(guò)，就做一個(gè)地址的重定位。這樣就避免了整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)多次加載相同DLL。如果沒(méi)有加載過(guò)，就按照從槽的高地址到槽的低地址的順序查找空閑的地址空間。然后分配足夠的地址空間用于加載DLL。因?yàn)槊總€(gè)進(jìn)程在執(zhí)行前都要映射到Slot 0，而且進(jìn)程使用的所有DLL可能來(lái)自不同的槽（Slot），為避免所有使用的DLL在映射到Slot 0中出現(xiàn)地址空間沖突的現(xiàn)象，內(nèi)核的加載器（Loader）在加載DLL時(shí)會(huì)查找所有槽中加載的DLL的地址，保證在映射到Slot 0時(shí)不會(huì)發(fā)生地址沖突現(xiàn)象。假如系統(tǒng)內(nèi)有兩個(gè)進(jìn)程，進(jìn)程A只加載了DLL A，進(jìn)程B需要加載DLL A和DLL B，那么進(jìn)程B會(huì)留出DLL A的地址空間，然后加載DLL B，也就是說(shuō)進(jìn)程B映射到Slot 0時(shí)，DLL A的地址空間和DLL B的地址空間是相鄰的，不會(huì)發(fā)生沖突。好在Windows CE下DLL都很小，而且一個(gè)應(yīng)用程序使用的DLL多數(shù)是系統(tǒng)的DLL（存在于Slot 1）。所以目前來(lái)看進(jìn)程的地址空間還夠用。
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圖2 進(jìn)程地址空間結(jié)構(gòu) |
堆是一段連續(xù)的較大的虛擬地址空間。應(yīng)用程序在堆中可以動(dòng)態(tài)地分配、釋放所需大小的內(nèi)存塊。利用堆的優(yōu)點(diǎn)是在一定范圍內(nèi)減小了內(nèi)存碎塊。而且開(kāi)發(fā)者分配內(nèi)存塊前不必去了解CPU的類型。因?yàn)椴煌腃PU分頁(yè)大小不相同，每個(gè)內(nèi)存頁(yè)可能是1KB、4KB或更多。在堆內(nèi)分配內(nèi)存塊可以是任意大小的，而直接分配內(nèi)存就必須以內(nèi)存頁(yè)為單位。當(dāng)一個(gè)應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)，內(nèi)核在進(jìn)程所在的地址空間中為進(jìn)程分配一個(gè)默認(rèn)192KB大小的虛擬地址空間，但是并不立刻提交物理內(nèi)存。如果在運(yùn)行當(dāng)中192KB不能滿足需求，那么內(nèi)核會(huì)在進(jìn)程地址空間中重新查找一個(gè)足夠大小的空閑的地址空間，然后復(fù)制原來(lái)堆的數(shù)據(jù)，最后釋放原來(lái)的堆所占的地址空間。這是因?yàn)槟J(rèn)的堆的高地址處還有棧，所以必須重新分配一個(gè)。Windows CE.NET的堆有明顯的缺點(diǎn)，不同于其它Windows操作系統(tǒng)下的堆管理，在Windows CE.NET創(chuàng)建的堆中創(chuàng)建的內(nèi)存塊不能夠移動(dòng)，多次創(chuàng)建內(nèi)存塊、釋放內(nèi)存塊會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎塊，這樣的話當(dāng)需要分配一個(gè)大一點(diǎn)的連續(xù)的內(nèi)存塊時(shí)，本來(lái)空閑的內(nèi)存塊加起來(lái)足夠用，但是這些內(nèi)存塊是分隔的，不符合要求。像Windows 2000或98的內(nèi)核會(huì)頻繁的移動(dòng)分散的正使用的內(nèi)存塊，使它們聚集在一起。這也是為什么有時(shí)需要句柄而不用指針的原因。由于Windows CE.NET的堆的缺點(diǎn)，開(kāi)發(fā)者如果要頻繁的在堆中創(chuàng)建、釋放內(nèi)存塊的話，最好自己創(chuàng)建一個(gè)單獨(dú)的堆，而不用默認(rèn)的堆。而且我還建議最好直接在全局地址空間中（0x4200 0000到0x7FFF FFFF）分配所需地址空間。因?yàn)檫M(jìn)程地址空間可用的實(shí)在太小了。關(guān)于堆函數(shù)我在這就不多說(shuō)了，和其它Windows操作系統(tǒng)堆API基本一致。請(qǐng)參考幫助文檔。
棧也是一段連續(xù)的虛擬地址空間，和堆相比空間要小的多，它是專為函數(shù)使用的。當(dāng)調(diào)用一個(gè)函數(shù)時(shí)（包括線程），內(nèi)核會(huì)產(chǎn)生一個(gè)默認(rèn)的棧，并且內(nèi)核會(huì)立刻提交少量的物理內(nèi)存（也可以禁止內(nèi)核立刻提交物理內(nèi)存）。棧的大小和CPU有關(guān)，一般為64KB，并且保留頂部2KB為了防止溢出?？梢孕薷臈５拇笮?，具體修改方法在講解線程的時(shí)候已經(jīng)說(shuō)過(guò)了，這里就不再重復(fù)了。修改棧的大小一般時(shí)候不會(huì)發(fā)生，如果采用在編譯鏈接時(shí)修改大小，那么所有棧的大小都會(huì)改變，這不太合理。實(shí)際開(kāi)發(fā)中最好不要在棧中分配很大、很多的內(nèi)存塊，如果分配的內(nèi)存塊超過(guò)了默認(rèn)棧的限制，那么會(huì)引起訪問(wèn)非法并且內(nèi)核會(huì)立刻終止進(jìn)程。最好在進(jìn)程的堆中分配大的內(nèi)存塊并且在函數(shù)返回前釋放，或者在創(chuàng)建線程時(shí)指定棧的大小。
5、內(nèi)存映射文件
與虛擬內(nèi)存一樣，內(nèi)存映射文件用來(lái)保留一個(gè)地址空間，并提交物理存儲(chǔ)器。早期的內(nèi)存映射文件并不是提交物理內(nèi)存供調(diào)用者使用，而是提交永久存儲(chǔ)器上的文件數(shù)據(jù)。當(dāng)然操作系統(tǒng)會(huì)為永久存儲(chǔ)器保留一個(gè)讀緩沖區(qū)，這樣讀取文件數(shù)據(jù)就快多了。內(nèi)存映射文件的特點(diǎn)使它很適合于加載EXE或DLL文件。這樣可以節(jié)省內(nèi)存又減少了加載所需時(shí)間。還可以使用它來(lái)映射大容量的文件，這樣就不必在讀取文件數(shù)據(jù)前設(shè)置很大的緩沖區(qū)。另外內(nèi)存映射文件常用于進(jìn)程間通信，也是進(jìn)程間通信的主要手段，其它進(jìn)程之間通信機(jī)制都是基于內(nèi)存映射文件來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了更快的在進(jìn)程之間通信，現(xiàn)在的內(nèi)存映射文件也可以提交物理內(nèi)存，這樣內(nèi)存映射文件既可以提交物理內(nèi)存又可以提交文件。
Windows CE.NET同樣支持無(wú)名和有名的內(nèi)存映射文件。我建議在開(kāi)發(fā)軟件的過(guò)程中，如果需要讀寫大容量的文件，或者需要在不同進(jìn)程內(nèi)的線程之間通信，最好采用內(nèi)存映射文件，而且最好在全局地址空間內(nèi)（0x4200 0000到0x7FFF FFFF）分配。這會(huì)使我們事半功倍。
5.1 映射數(shù)據(jù)文件
第一步：調(diào)用CreateFileForMapping函數(shù)。在Windows CE.NET中推薦使用這個(gè)函數(shù)替代CreateFile函數(shù)。CreateFileForMapping函數(shù)由內(nèi)核執(zhí)行并創(chuàng)建文件，它也可以打開(kāi)由CreateFile函數(shù)創(chuàng)建的文件。其參數(shù)同CreateFile相似。參數(shù)1指定文件路徑，注意文件路徑的格式是沒(méi)有盤符的，參數(shù)2指定訪問(wèn)方式（讀或?qū)懀?，參?shù)3指定共享模式，參數(shù)4指定安全屬性（必須設(shè)置為NULL），參數(shù)5指定是創(chuàng)建還是打開(kāi)文件，參數(shù)6指定文件屬性，參數(shù)7忽略。具體參數(shù)細(xì)節(jié)參見(jiàn)Windows CE.NET幫助。函數(shù)返回創(chuàng)建或者打開(kāi)的文件的句柄。
第二步：調(diào)用CreateFileMapping函數(shù)。這個(gè)函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)無(wú)名的或者有名的內(nèi)存映射文件對(duì)象。參數(shù)1為文件句柄。這個(gè)值由CreateFileForMapping函數(shù)返回。參數(shù)2為安全屬性（必須設(shè)置為NULL），參數(shù)3指定要映射的文件的保護(hù)屬性（只讀或者讀寫），參數(shù)4和參數(shù)5共同用于指定要映射的文件的大小。文件的容量過(guò)大將導(dǎo)致32位整數(shù)也不能表示，所以這里用64位變量表示，其中參數(shù)4為高32位數(shù)，參數(shù)5為低32位數(shù)。最后一個(gè)參數(shù)指定內(nèi)存映射文件的名稱。這里可以設(shè)置為NULL，表示不需要名字。
第三步：調(diào)用MapViewOfFile函數(shù)。這個(gè)函數(shù)用于保留一段足夠的地址空間，并且將永久存儲(chǔ)器上的文件數(shù)據(jù)映射到這個(gè)地址空間。映射后這段地址空間又叫做文件視圖，映射范圍可以是全部文件，也可以是部分文件。這里需要注意的是如果文件很大，那這個(gè)函數(shù)將在全局地址空間內(nèi)分配地址空間。參數(shù)1指定內(nèi)存映射文件對(duì)象的句柄，這個(gè)值由CreateFileMapping函數(shù)返回。參數(shù)2和CreateFileMapping函數(shù)中參數(shù)3很相似，都是用于限定訪問(wèn)權(quán)限。參數(shù)3和參數(shù)4共同用于指定映射區(qū)域的開(kāi)始位置。其中參數(shù)3為高32位數(shù)，參數(shù)4為低32位數(shù)。參數(shù)5指定映射區(qū)域的大小。需要注意的是參數(shù)3和參數(shù)4指定的64位數(shù)開(kāi)始位置可以不是64KB的倍數(shù)。而其它Windows操作系統(tǒng)就必須限制以64KB為單位。另外還要注意的是幫助文檔中說(shuō)不能保證一個(gè)文件的映射視圖是連續(xù)的，并建議為了防止訪問(wèn)非法，應(yīng)該加入結(jié)構(gòu)化異常處理機(jī)制。這個(gè)可能性我認(rèn)為很小，一般對(duì)于大于2MB的虛擬地址空間的申請(qǐng)，內(nèi)核都會(huì)在全局地址空間中分配。全局地址空間（0x4200 0000到0x7FFF FFFF）近1GB的空間應(yīng)該足夠用了。畢竟Windows CE下的文件都很小。不過(guò)在代碼中加入結(jié)構(gòu)化異常處理也不是壞事。我們應(yīng)該養(yǎng)成凡是讀寫文件數(shù)據(jù)時(shí)都加入結(jié)構(gòu)化異常處理的習(xí)慣。
第四步：進(jìn)行讀/寫操作。MapViewOfFile函數(shù)如果成功執(zhí)行，那么返回映射視圖的首地址。這時(shí)就可以把視圖當(dāng)成是一個(gè)緩沖區(qū)，開(kāi)始讀或?qū)懖僮髁恕?
第五步：執(zhí)行結(jié)束工作。先調(diào)用UnmapViewOfFile函數(shù)撤銷文件映射視圖。參數(shù)只有一個(gè)，指定視圖首地址。然后調(diào)用CloseHandle函數(shù)關(guān)閉內(nèi)存映射文件對(duì)象，參數(shù)為句柄。最后再次調(diào)用CloseHandle函數(shù)，關(guān)閉打開(kāi)的文件的句柄。
5.2 進(jìn)程之間通信
進(jìn)程之間有時(shí)需要通信。系統(tǒng)提供的進(jìn)程之間的通信機(jī)制比如COM、剪貼板等，在底層實(shí)現(xiàn)上都是利用內(nèi)存映射文件技術(shù)。其實(shí)進(jìn)程之間通信的思路很簡(jiǎn)單，在這里我順便講一下。在其它Windows操作系統(tǒng)中，每個(gè)進(jìn)程獨(dú)自占有4GB的地址空間，高2GB是內(nèi)核的地址空間，而低2GB是進(jìn)程的地址空間。一個(gè)進(jìn)程所能訪問(wèn)的所有低2GB地址都是自己的地址空間，當(dāng)訪問(wèn)內(nèi)核地址空間時(shí)就會(huì)受到內(nèi)核的限制。這樣一個(gè)進(jìn)程當(dāng)然無(wú)法訪問(wèn)其它進(jìn)程了。為解決進(jìn)程間通信的問(wèn)題，內(nèi)存映射文件技術(shù)被利用作為解決方案。原來(lái)內(nèi)存映射文件只映射類似磁盤一類的存儲(chǔ)器上的文件。而為了更快速地在進(jìn)程之間通信，內(nèi)存映射文件還可以提交物理內(nèi)存。實(shí)現(xiàn)方法是通過(guò)訪問(wèn)同一個(gè)內(nèi)存映射文件對(duì)象（映射到物理內(nèi)存），兩個(gè)進(jìn)程或多個(gè)進(jìn)程就能夠訪問(wèn)到同一塊物理內(nèi)存，這樣一個(gè)進(jìn)程寫到物理內(nèi)存的數(shù)據(jù)，其它進(jìn)程就能夠看到了。而Windows CE雖然每個(gè)進(jìn)程只占有32MB的地址空間，而且所有進(jìn)程全部處于4GB的地址空間中，但是彼此還是不能夠隨意訪問(wèn)的。在Windows CE下除了使用內(nèi)存映射文件技術(shù)外，還有一種方法也很適合使用，就是利用對(duì)象存儲(chǔ)。對(duì)象存儲(chǔ)本身使用RAM文件系統(tǒng)，用普通的操作文件的API就可以創(chuàng)建、讀取存在于對(duì)象存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)的文件。Windows 目錄就存在于對(duì)象存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)。我們可以利用在Windows目錄下創(chuàng)建文件來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信。這種方法既實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，只需調(diào)用幾個(gè)文件API函數(shù)，又可以減少通信時(shí)間，因?yàn)閃indows目錄存在于物理內(nèi)存中，數(shù)據(jù)I/O當(dāng)然很快了。利用對(duì)象存儲(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程之間的通信是我自己想出來(lái)的，MSDN或其它文檔并沒(méi)有這方面的說(shuō)明。需要注意的就是對(duì)象存儲(chǔ)區(qū)域的大小。另外從實(shí)現(xiàn)的代碼量上看也不如內(nèi)存映射文件技術(shù)。
下面講解如何利用內(nèi)存映射文件實(shí)現(xiàn)進(jìn)程之間的通信。假設(shè)進(jìn)程A和進(jìn)程B需要通信，那么進(jìn)程A需要先創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)存映射文件（之前不必調(diào)用CreateFileForMapping函數(shù)來(lái)創(chuàng)建文件，因?yàn)椴恍枰獎(jiǎng)?chuàng)建文件）。這個(gè)內(nèi)存映射文件可以是在永久存儲(chǔ)器中，也可以是在內(nèi)存中。為了減小通信時(shí)間，最好提交物理內(nèi)存。進(jìn)程A在調(diào)用CreateFileMapping函數(shù)時(shí)，參數(shù)1指定為INVALID_HANDLE_VALUE，這表示這個(gè)內(nèi)存映射文件對(duì)象將要把物理內(nèi)存提交到地址空間中。最后一個(gè)參數(shù)一定要指定一個(gè)名字。進(jìn)程B也同樣調(diào)用CreateFileMapping函數(shù)，而且參數(shù)相同。內(nèi)核會(huì)根據(jù)名字來(lái)判斷是否已經(jīng)存在一個(gè)內(nèi)存映射文件對(duì)象，如果創(chuàng)建了就返回原來(lái)的對(duì)象的句柄。接下去就不用細(xì)說(shuō)了。參照5.1去執(zhí)行就可以了。要注意的是進(jìn)程B調(diào)用CreateFileMapping函數(shù)后要按如下代碼檢驗(yàn)函數(shù)執(zhí)行結(jié)果：
HANDLE hMap;
hMap = CreateFileMapping(INVALID_HANDLE_VALUE,
NULL,
PAGE_READWRITE,
0,
1000,
Labc);
if (hMap == NULL || GetLastError() != ERROR_ALREADY_EXISTS)
{
MessageBox(Lcreate file mapping fail);
return;
}
6、分配大的虛擬地址空間
可以用內(nèi)存映射文件來(lái)分配大的虛擬地址空間。也可以直接調(diào)用VirtualAlloc函數(shù)來(lái)分配。VirtualAlloc函數(shù)是最底層的分配虛擬地址空間的函數(shù)。它會(huì)在調(diào)用進(jìn)程內(nèi)分配符合條件的地址空間并且自動(dòng)用0初始化提交的存儲(chǔ)器。傳遞一個(gè)你希望的虛擬地址空間的首地址給參數(shù)1（如果為0，那么內(nèi)核自動(dòng)查找一個(gè)符合條件的空間），參數(shù)2為大小（單位：字節(jié)），參數(shù)3為分配類型（提交還是保留），參數(shù)4為保護(hù)標(biāo)志（只讀、讀寫、執(zhí)行等）。函數(shù)返回分配的地址空間的首地址。在進(jìn)程地址空間中每個(gè)分配的塊有三種狀態(tài)：可用、保留、提交。參數(shù)3就是指明塊的狀態(tài)。我在做實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，給參數(shù)1傳遞非0值均不成功，即使傳遞0給參數(shù)1讓內(nèi)核自動(dòng)查找，得到的返回值再次用于參數(shù)1也不成功。釋放這個(gè)虛擬地址空間調(diào)用VirtualFree函數(shù)。VirtualFree函數(shù)參數(shù)1指定首地址，參數(shù)2指定大小，參數(shù)3指定釋放類型（撤銷提交、釋放）。函數(shù)成功返回真，失敗返回假。參數(shù)3有兩個(gè)標(biāo)志，并且不能復(fù)合。當(dāng)指定撤銷提交標(biāo)志（MEM_DECOMMIT）時(shí)，函數(shù)將取消這個(gè)虛擬地址空間的物理內(nèi)存的映射，但是保留這塊虛擬地址空間。如果這個(gè)虛擬地址空間沒(méi)有提交函數(shù)也不會(huì)失敗返回。當(dāng)指定釋放標(biāo)志（MEM_RELEASE）時(shí)，如果這塊虛擬地址空間含有同樣的標(biāo)志（保留或者提交）。函數(shù)將釋放這塊虛擬地址空間。如果這個(gè)虛擬地址空間有一部分提交了，其它部分沒(méi)有提交，那么必須先調(diào)用此函數(shù)，并傳遞撤銷提交標(biāo)志，先將提交的這部分取消物理內(nèi)存映射。然后再次調(diào)用此函數(shù)，傳遞釋放標(biāo)志。這樣整個(gè)虛擬地址空間就都能夠釋放了。關(guān)于虛擬地址空間還有其它函數(shù)，比如VirtualQuery、VirtualProtect。在這里就不介紹了，請(qǐng)參見(jiàn)Windows CE.NET幫助。
作者注：
《進(jìn)程、線程和內(nèi)存管理》講解的內(nèi)容是我根據(jù)以前在PC機(jī)Windows操作系統(tǒng)中掌握的相關(guān)知識(shí)，又查看了Windows CE.NET的幫助文檔和MSDN中Technical Articles和knowledge Base而得出的結(jié)論。遺憾的是Windows CE.NET的幫助文檔介紹的太簡(jiǎn)單，我只能把掌握的知識(shí)和查看到的知識(shí)相結(jié)合，另外我還做了一些實(shí)驗(yàn)。我感謝瀏覽此文章的各位Windows CE下開(kāi)發(fā)者，如果你們認(rèn)為有哪些地方說(shuō)的不正確的，希望指出來(lái)讓我改正錯(cuò)誤。讓更多的人看到的是準(zhǔn)確無(wú)誤的文章。
評(píng)論